(57)【要約】【課題】  中心、中心領域および周領域を有するシャワーヘッド面（１８）を有するシャワーヘッド（１６）を含む空間的原子層堆積装置（１０）。【解決手段】装置はまた、間隙を形成する、シャワーヘッド面に平行に延在し、対向する基板支持面を有するサセプタ（１２）をも含む。サセプタおよびシャワーヘッドは、回転軸周りで互いに対して回転可能である。装置は、複数の切り替え可能シャワーヘッド区画を有する。装置はまた、複数の多方弁アセンブリをも含む。各切り替え可能シャワーヘッド区画は、複数のガス源のうちの選択される１つをその切り替え可能シャワーヘッド区画と流体接続するように、複数の多方弁アセンブリのうちの１つと流体接続される。【選択図】図１２
2019519682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間的原子層堆積（ＳＡＬＤ）装置（１０）であって、
基板を配置することができる基板支持面（１４）を有するサセプタ（１２）と、
前記基板支持面（１４ａ）とシャワーヘッド面（１８）との間に間隙（２０）を形成するように、前記基板支持面（１４）に実質的に平行に延在する前記シャワーヘッド面（１８）を有するシャワーヘッド（１６）と
を含み、
前記サセプタ（１２）および前記シャワーヘッド（１６）は、前記シャワーヘッド（１６）の中心に交差し、前記基板支持面（１４）に実質的に垂直に延在する回転軸（Ａ）周りで、互いに対して回転可能であり、
前記シャワーヘッド（１６）は、複数のガスチャネル（６４、６８、９６’）を含み、各ガスチャネルは、前記間隙（２０）へガスを供給し、および／または、前記間隙（２０）からガスを排出するために前記間隙（２０）へ開いている、前記シャワーヘッド（１６）内の少なくとも１つのシャワーヘッド開口（２２）と流体接続されており、各ガスチャネルは、前記ガスチャネルが流体接続されている前記少なくとも１つの開口（２２）とともに、シャワーヘッド区画（ｓ１〜ｓ１２）を画定し、その結果、前記シャワーヘッド（１６）は複数のシャワーヘッド区画（ｓ１〜ｓ１２）を含み、
前記ＳＡＬＤ装置は、複数の多方弁アセンブリ（２４）を備え、各多方弁アセンブリ（２４）は、前記シャワーヘッド（１６）の前記複数のガスチャネルのうちの１つのガスチャネル（６４、６８、９６’）に流体接続されており、各多方弁アセンブリ（２４）は、前記多方弁アセンブリ（２４）に流体接続されているそれぞれの前記ガスチャネル（６４、６８、９６’）を、異なる種類のガスを供給する複数の異なるガス源（２８、３０、３２、３４）のうちの選択される１つに流体接続するように切り替え可能である、ＳＡＬＤ装置（１０）。
【請求項２】
各多方弁アセンブリ（２４）は、それぞれの前記多方弁アセンブリ（２４）に流体接続されているそれぞれの前記ガスチャネル（６４、６８、９６’）をガス排出手段（３６）と流体接続するように切り替え可能である、請求項１に記載のＳＡＬＤ装置。
【請求項３】
前記シャワーヘッド区画（ｓ１〜ｓ１２）の前記少なくとも１つのシャワーヘッド開口（２２）は、前記シャワーヘッド面（１８）の中心領域から前記シャワーヘッド面（１８）の周領域へ半径方向に延在する区画領域に対応する、前記シャワーヘッド面（１８）の表面領域にわたって分布する複数のシャワーヘッド開口（２２）を備える、請求項１または２に記載のＳＡＬＤ装置。
【請求項４】
前記シャワーヘッド区画の前記少なくとも１つのシャワーヘッド開口は前記シャワーヘッド面（１８）の中心領域へ開いており、各シャワーヘッド区画（ｓ１〜ｓ１２）は、使用時、前記間隙（２０）内の半径方向外向きのガス流が各シャワーヘッド区画（ｓ１〜ｓ１２）と関連付けられるように、前記シャワーヘッド面（１８）の前記周領域へ開いている少なくとも１つの排出開口（２６）を備える、請求項１または２に記載のＳＡＬＤ装置。
【請求項５】
前記区画（ｓ１〜ｓ１２）の前記少なくとも１つのシャワーヘッド開口（２２）は前記シャワーヘッド面（１８）の前記周領域へ開いており、各区画（ｓ１〜ｓ１２）は、使用時、前記間隙（２０）内の半径方向内向きのガス流が各シャワーヘッド区画（ｓ１〜ｓ１２）と関連付けられるように、前記シャワーヘッド面（１８）の前記中心領域へ開いている少なくとも１つの排出開口（２６）を備える、請求項１または２に記載のＳＡＬＤ装置。
【請求項６】
前記ＳＡＬＤ装置は、前記シャワーヘッド（１６）および前記サセプタ（１２）のうちの少なくとも１つの中で、前記回転軸（Ａ）に沿って延在する中心排出チャネル（１０２）であって、前記中心排出チャネル（１０２）は、一端が前記間隙（２０）内に開いており、もう一端が排出手段（３６）に接続されている、中心排出チャネル（１０２）を含み、
各シャワーヘッド区画（ｓ１〜ｓ１２）の前記少なくとも１つの中心排出開口（２６）は、前記シャワーヘッド区画によって画定される間隙区画の半径方向内側によって形成され、前記半径方向内側は前記中心排出チャネル（１０２）と直接連通している、請求項５に記載のＳＡＬＤ装置。
【請求項７】
前記シャワーヘッド（１６）は、前記間隙（２０）の半径方向外側境界を実質的に閉じる周壁を含み、前記シャワーヘッド区画（ｓ１〜ｓ１２）の前記少なくとも１つのシャワーヘッド開口（２２）は、前記周壁内に収容される、請求項５または６に記載のＳＡＬＤ装置。
【請求項８】
前記シャワーヘッドは、基板を処理している間に前記シャワーヘッド（１６）と前記サセプタ（１２）との間の相対回転を行うために、前記中心軸（Ａ）周りで回転可能に取り付けられる、請求項１〜７のいずれか一項に記載のＳＡＬＤ装置。
【請求項９】
前記サセプタ（１２）は、基板を処理している間に前記シャワーヘッド（１６）と前記サセプタ（１２）との間の相対回転を行うために、前記中心軸（Ａ）周りで回転可能に取り付けられ、前記シャワーヘッド（１０）は回転不能に取り付けられる、請求項１〜７のいずれか一項に記載のＳＡＬＤ装置。
【請求項１０】
使用時、各切り替え可能シャワーヘッド区画（ｓ１〜ｓ１２）を所望のガス源（２８〜３４）または排出手段（３６）と接続するように、それぞれの前記シャワーヘッド区画（ｓ１〜ｓ１２）の前記多方弁アセンブリ（２４）を所望の位置において切り替えることによって、前記間隙（２０）内にゾーンが作成され、各ゾーンは、前記中心軸（Ａ）周りで接線方向に見ると、１つまたは複数の連続した切り替え可能シャワーヘッド区画（ｓ１〜ｓ１２）を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載のＳＡＬＤ装置。
【請求項１１】
前記間隙（２０）内に、前記中心軸（Ａ）周りで接線方向に見ると、第１の前駆物質ガスゾーン、ガス排出ゾーン、パージガスゾーン、ガス排出ゾーン、第２の前駆物質ガスゾーン、ガス排出ゾーン、パージガスゾーンおよびガス排出ゾーンを続いて含む複数の異なるゾーンが存在する、請求項１０に記載のＳＡＬＤ装置。
【請求項１２】
前記切り替え可能シャワーヘッド区画（ｓ１〜ｓ１２）の各々の前記多方弁（２４）は、少なくとも１つの主接続および少なくとも３つの分岐接続を有し、前記主接続は、前記シャワーヘッド（１６）の前記複数のガスチャネルのうちの１つのガスチャネル（６４、６８、９６’）に流体接続されているガス導管（９８）に接続され、前記３つの分岐接続は、それぞれ、
第１の前駆物質ガス源（２８）、
第２の前駆物質ガス源（３０）、および
パージガス源３４に流体接続される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のＳＡＬＤ装置。
【請求項１３】
各多方弁（２４）は、ガス排出手段（３６）に流体接続されている１つの追加の、第４の分岐接続を有する、請求項１２に記載のＳＡＬＤ装置。
【請求項１４】
各多方弁（２４）は、少なくとも２つの追加の、第５の分岐接続および第６の分岐接続を有し、前記第５の分岐接続は、第３の前駆物質ガス源（３４）に流体接続され、前記第６の分岐接続は、第４の前駆物質ガス源に流体接続される、請求項１３に記載のＳＡＬＤ装置。
【請求項１５】
前記シャワーヘッド面（１８）は、前記中心領域から前記周領域へ実質的に半径方向に延在する切り替え不能区画を画定するように、単一のガス源（２８〜３４）または排出手段（３６）に永続的に接続される第２の複数の区画開口を含み、各切り替え不能シャワーヘッド区画は、各々が前記多方弁アセンブリ（２４）と関連付けられる２つの切り替え可能シャワーヘッド区画（ｓ１〜ｓ１２）の間に位置決めされる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のＳＡＬＤ装置。
【請求項１６】
前記シャワーヘッド（１６）および前記サセプタ（１２）のうちの少なくとも１つが上下に可動であり、その結果、前記間隙（２０）の高さが調整可能である、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のＳＡＬＤ装置。
【請求項１７】
前記区画開口（２２）の半径方向外側において、前記シャワーヘッドには、前記シャワーヘッド面（１８）の半径方向外縁に隣接して、前記シャワーヘッド面（１８）内で前記シャワーヘッド（１６）の全周に沿って延在する外側リング区画（Ｓｏ）を画定する外側リング開口（４０）が設けられ、前記外側リング開口（４０）は、排出手段（３６）および／またはパージガス源（３４）に流体接続される、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のＳＡＬＤ装置。
【請求項１８】
前記区画開口（２２）の半径方向内側において、前記シャワーヘッド（１６）には、前記シャワーヘッド面（１８）の半径方向内縁に隣接して、前記シャワーヘッド面（１８）内で前記シャワーヘッド（１６）の全周に沿って延在する内側リング区画（Ｓｉ）を画定する内側リング開口（４２）が設けられ、前記内側リング開口（４２）は、排出手段（３６）および／またはパージガス源（３４）に流体接続される、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のＳＡＬＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
現況技術の空間的ＡＬＤツールは、一般的に、プロセスゾーンのサイズが固定されたシャワーヘッドであって、各プロセスゾーンは、特定のプロセスガスまたはパージガスを注入する、シャワーヘッドと、シャワーヘッドに対して回転しているサセプタとを利用して動作する。
【背景技術】
【０００２】
シャワーヘッドを有するＡＬＤツールの例は、米国特許第６，８２１，５６３号の図２に示されている。その回転速度は、プロセスゾーンのサイズと組み合わさって、シャワーヘッドに対して動く基板の、プロセスゾーンにおいて注入されるプロセスガスの特定の暴露時間をもたらす。米国特許第６，８２１，５６３号では、プロセスゾーンのサイズは固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６，８２１，５６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの各ゾーンの最適なサイズ分布は、完全な飽和を達成するには１つのプロセスガスが、別のプロセスガスとは異なる暴露時間を必要とする場合があるため、利用されるプロセスガスの必要な暴露時間に応じて決まる。プロセスゾーンのサイズが固定されているシャワーヘッドは、プロセスガスの特定の組み合わせについては、最適なスループットをもたらす可能性がある。しかしながら、同じシャワーヘッドをプロセスガスの別の組み合わせに利用すると、スループットが最適でなくなる場合があり、かつ／または、飽和に達するために必要とされる時間よりも暴露時間が長くなることによって、プロセスガスが無駄になる場合がある。
【０００５】
本発明の目的は、使用時に、プロセスゾーンのサイズが調整可能なシャワーヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
その目的のために、本発明は、空間的原子層堆積（ＳＡＬＤ）装置であって、
基板を配置することができる基板支持面を有するサセプタと、
基板支持面とシャワーヘッド面との間に間隙を形成するように、基板支持面に実質的に平行に延在するシャワーヘッド面を有するシャワーヘッドと
を含み、
サセプタおよびシャワーヘッドは、シャワーヘッドの中心に交差し、基板支持面に実質的に垂直に延在する回転軸周りで、互いに対して回転可能であり、
シャワーヘッドは、複数のガスチャネルを含み、各ガスチャネルは、間隙へガスを供給し、および／または、間隙からガスを排出するために間隙へ開いている、シャワーヘッド内の少なくとも１つのシャワーヘッド開口と流体接続されており、各ガスチャネルは、当該ガスチャネルが流体接続されている少なくとも１つの開口とともに、シャワーヘッド区画を画定し、その結果、シャワーヘッドは複数のシャワーヘッド区画を含み、
ＳＡＬＤ装置は、複数の多方弁アセンブリを備え、各多方弁アセンブリは、シャワーヘッドの複数のガスチャネルのうちの１つのガスチャネルに流体接続されており、各多方弁アセンブリは、多方弁アセンブリに流体接続されているそれぞれのガスチャネルを、異なる種類のガスを供給する複数の異なるガス源のうちの選択される１つに流体接続するように切り替え可能である、空間的原子層堆積（ＳＡＬＤ）装置を提供する。
本発明によるＳＡＬＤ装置の利点は、多方弁アセンブリと流体接続されている各ガスチャネルが、そのガスチャネルおよび関連付けられるシャワーヘッド区画を介して、間隙に異なる種類のガスを供給するために、異なるガス源に選択的に接続することができることである。これは、それぞれのシャワーヘッド区画に属する多方弁アセンブリを単純に切り替えることによって達成することができる。結果として、各々が１つの切り替え可能シャワーヘッド区画または複数の切り替え可能シャワーヘッド区画を備えるプロセスゾーンを形成することができる。プロセスゾーンのサイズは、多方弁アセンブリを適切に切り替えることによって、同じガス源に接続される切り替え可能区画の数を変更することによって、容易に変更することができる。結果として、暴露時間をプロセスガスごとに最適化することができ、したがって、特定のガス源に接続される、隣接する切り替え可能シャワーヘッド区画の数を選択することを通じて、プロセスゾーンのサイズを調整することによって、スループットおよび／または基板ごとのガス使用量を最適化することができる。
一実施形態において、各多方弁アセンブリは、それぞれの多方弁アセンブリに流体接続されているそれぞれのガスチャネルをガス排出手段と流体接続するように切り替え可能であってもよい。したがって、切り替え可能シャワーヘッド区画の機能を、ガス供給区画からガス排出区画へ変更することができる。これによって、サイズおよびプロセスゾーン間の分離を、さらにより自由に変更することが可能になる。
【０００７】
様々な実施形態が従属請求項において特許請求されており、これらは、図面に示されているいくつかの実施例を参照してさらに説明される。実施形態は、組み合わされてもよく、または、互いから別個に適用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ＳＡＬＤ装置を、若干上から見た分解斜視図である。
【図２】図１のＳＡＬＤ装置を、若干下から見た分解斜視図である。
【図３】図１および図２のＳＡＬＤ装置の第１の実施例のシャフトの斜視図である。
【図４】図３のシャフトの上面図である。
【図５】図４の線Ｖ−Ｖの断面図である。
【図６】図１および図２のＳＡＬＤ装置の第１の実施例のシャワーヘッドのガス供給プレートの底面図である。
【図７】図６の線ＶＩＩ−ＶＩＩの断面図である。
【図８】図１および図２のＳＡＬＤ装置の実施例のシャワーヘッドのガス供給プレートの斜視図である。
【図９】閉状態にあるＳＡＬＤ装置（ＳＡＬＤ装置）の第１の実施例の斜視図である。
【図１０】開状態にある図１および図２のＳＡＬＤ装置の第１の実施例の斜視図である。
【図１１】図１０に示すＳＡＬＤ装置の上面図である。
【図１２】図１１の線ＸＩＩ−ＸＩＩの断面図である。
【図１３】図１２に示すものと同様であるが、ここではＳＡＬＤ装置が閉状態にある、断面図である。
【図１４】ＳＡＬＤ装置の第２の実施例を、若干上から見た分解斜視図である。
【図１５】第２の実施例を、若干下から見た分解斜視図である。
【図１６】第２の実施例を、若干上から見た斜視図である。
【図１７】第２の実施例を、若干下から見た斜視図である。
【図１８】第２の実施例の上面図である。
【図１９】開状態にある、図１８の線ＩＸＸ−ＩＸＸの断面図である。
【図２０】閉状態にある、図１８の線ＩＸＸ−ＩＸＸの断面図である。
【図２１】サイズがすべて等しく、排出切り替え可能区画によって分離されている、垂直下降流のためのパイ形状の切り替え可能区画を有する、シャワーヘッドの第１の実施例の概略図である。
【図２２】サセプタが図２１のシャワーヘッドに対して回転しているときの、シャワーヘッドのそれぞれの切り替え可能区画を通る基板の順次的な経過を示す図である。
【図２３】サイズがすべて等しく、排出切り替え可能区画によって分離されている、垂直下降流のためのパイ形状の切り替え可能区画を有する、シャワーヘッドの第２の実施例の概略図である。
【図２４】サセプタが図２３のシャワーヘッドに対して回転しているときの、シャワーヘッドのそれぞれの切り替え可能区画を通る基板の順次的な経過を示す図である。
【図２５】サイズがすべて等しく、排出切り替え可能区画によって分離されている、垂直下降流のためのパイ形状の切り替え可能区画を有する、シャワーヘッドの第３の実施例の概略図である。
【図２６】サセプタが図２５のシャワーヘッドに対して回転しているときの、シャワーヘッドのそれぞれの切り替え可能区画を通る基板の順次的な経過を示す図である。
【図２７】半径方向ガス流構成を有する、サイズが等しいパイ形状の切り替え可能区画を有する、シャワーヘッドの第４の実施例の概略図である。
【図２８】サセプタが図２７のシャワーヘッドに対して回転しているときの、シャワーヘッドのそれぞれの切り替え可能区画を通る基板の順次的な経過を示す図である。
【図２９】半径方向ガス流構成を有する、サイズが等しいパイ形状の切り替え可能区画を有する、シャワーヘッドの第５の実施例の概略図である。
【図３０】サセプタが図２９のシャワーヘッドに対して回転しているときの、シャワーヘッドのそれぞれの切り替え可能区画を通る基板の順次的な経過を示す図である。
【図３１】半径方向ガス流構成を有する、サイズが等しいパイ形状のガス注入切り替え可能区画を有する、シャワーヘッドの第６の実施例の概略図である。
【図３２】サセプタが図３１のシャワーヘッドに対して回転しているときの、シャワーヘッドのそれぞれの切り替え可能区画を通る基板の順次的な経過を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本出願において、同様のまたは対応する特徴は、同様のまたは対応する参照符号によって示される。様々な実施形態の記載は、図面に示されている実施例に限定されず、発明を実施するための形態および特許請求の範囲において使用されている参照符号は、実施形態の記載を限定するようには意図されていない。参照符号は、図面に示されている実施例を参照することによって実施形態を説明するために含まれている。
【００１０】
図１〜図１３は、空間的原子層堆積装置（以下、ＳＡＬＤ装置）の第１の実施例に関する。図１４〜図２０は、ＳＡＬＤ装置の第２の実施例に関する。両方の実施例は、様々な実施形態を含み、本発明の主要な態様を含む。図２１〜図３２は、シャワーヘッド１６の様々な区画ｓ１〜ｓ１２を、例えば、前駆物質Ａ、前駆物質Ｂ、前駆物質Ｃ、パージＰおよび排出Ｅなどの、様々な利用可能なガス源２８〜３４またはガス排出手段３６に接続することによって実現することができる、シャワーヘッド１０の複数の異なるガス供給構成の実施例を示す。
【００１１】
本発明が関連するＳＡＬＤ装置１０の２つの実施例が、図１〜図２０に示されている。一般に、ＳＡＬＤ装置は、処理されるべき基板を配置することができる基板支持面１４を有するサセプタ１４を含む。ＳＡＬＤ装置は、基板支持面１４ａとシャワーヘッド面１８との間に間隙２０を形成するように、基板支持面１４に面し、これに実質的に平行に延在するシャワーヘッド面１８を有するシャワーヘッド１６をさらに含む。図１２、図１３および図１９、図２０を参照されたい。サセプタ１２およびシャワーヘッド１６は、シャワーヘッド１６の中心に交差し、基板支持面１４に実質的に垂直に延在する回転軸Ａ周りで、互いに対して回転可能である。図７および図１０を参照されたい。
図１〜図１３に示す第１の実施例がその一例である一実施形態において、シャワーヘッド１６は回転可能であり、サセプタ１２は、例えば、基板をサセプタ１２上に装填および装填解除するために、回転方向において固定されているか、または、断続的にしか回転可能でない。図１４〜図２０に示す第２の実施例がその一例である代替的な実施形態において、シャワーヘッド１６を回転方向において固定することができ、サセプタ１２は回転可能であり得る。
図７、図９、図１９および図２０に明瞭に示すように、シャワーヘッド１６は、複数のガスチャネル６４、６８、９６’を含む。各ガスチャネルは、間隙２０へガスを供給し、および／または、間隙２０からガスを排出するために間隙２０へ開いている、シャワーヘッド１６内の少なくとも１つのシャワーヘッド開口２２と流体接続されている。各ガスチャネルは、当該ガスチャネルが流体接続されている少なくとも１つの開口２２とともに、シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ１２を画定し、その結果、シャワーヘッド１６は複数のシャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ１２を含む。
図１〜図２０に示す２つの実施例において、シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ８の数は８個である。図２１〜図３２に示す２つの実施例において、切り替え可能シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ１２の数は１２個である。数が増えれば作成することができるガスゾーン組み合わせに関して柔軟性が向上するということであれば、任意の数のシャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ１２が実現可能であることに留意されたい。一般的に、６つのガス区画が最小限である。各シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ１２は、実質的にシャワーヘッド面１８の中心に隣接する中心領域からシャワーヘッド面１８の周領域へ半径方向に延在する間隙区画を決定する。一般に、図２、図１２、図８、図１５、図１７、図１９に示すように、区画開口２２が、シャワーヘッド面１８内に設けられる。しかしながら、代替的に、区画開口２２はまた、シャワーヘッド面１８の半径方向内縁または半径方向外縁に隣接する間隙２０を境界付ける周壁内にも設けられてもよい。
本発明によれば、ＳＡＬＤ装置１０は、複数の多方弁アセンブリ２４を備える。各多方弁アセンブリ２４は、シャワーヘッド１６の複数のガスチャネルのうちの１つのガスチャネル６４、６８または９６’に流体接続されている。各多方弁アセンブリ２４は、多方弁アセンブリ２４に流体接続されているそれぞれのガスチャネル６４、６８または９６’を、異なる種類のガスを供給する複数の異なるガス源２８、３０、３２、３４のうちの選択される１つに流体接続するように切り替え可能である。
【００１２】
図１〜図２０に示す実施例では、シャワーヘッド１６は、ガス供給プレート１６ａおよびガス分配プレート１６ｂを含む。代替的な実施形態において、シャワーヘッド１６は、単一部品から構成されてもよい。特に、これは、シャワーヘッド１６が回転可能に固定されるときに容易に実現可能であり得る。
本発明によるＳＡＬＤ装置の利点は、参照されている発明の概要に記載されている。
【００１３】
シャワーヘッド１０の様々な実施形態が可能である。各切り替え可能区画ｓ１〜ｓ１２に、例えば、中心領域から周領域へ半径方向に延在する単一列の区画開口２２が設けられてもよい。しかしながら、区画開口２２はまた、図１〜図１３の第１の実施例に示すような切り替え可能シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ１２を形成するために、三角形またはくさび形のパターンにおいて設けられてもよい。加えて、区画開口２２のサイズが、切り替え可能シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ８の中または間で変化してもよい。また、区画開口２２の流出方向は、シャワーヘッド面１８に対して垂直であることから逸脱して、非垂直、すなわち、斜めであってもよい。シャワーヘッド１８内の切り替え可能シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ８の一区画内の異なる箇所において異なるサイズの区画開口２２および／または異なる角度の区画開口２２を利用することによって、区画開口２２を介して供給されるガス流の量および方向に影響を及ぼすことができる。一実施形態において、様々な区画ｓ１〜ｓ８は、相互に異なる区画開口パターン、相互に異なる区画開口寸法または相互に異なる区画開口角度を有してもよい。
以下において、図１〜図２０に示す第１の実施例および第２の実施例を説明する。その後、図２１〜図３２を参照しながら、いくつかのプログラム可能性の例を論じる。最後に、従属請求項において特許請求されているものとしての、本発明の様々な実施形態を、図面を参照しながら論じる。
【００１４】
図１〜図１３に示す第１の実施例は、図１および図２に明瞭に示すように、互いに接続され、静止シャフト４４上に回転可能に取り付けられているガス供給プレート１６ａおよびガス分配プレート１６ｂを備えるシャワーヘッド１６を含む。サセプタ１２もシャフト４４に取り付けられており、シャフト４４上で上下に動くことができる。任意選択的に、サセプタ１２は、例えば、ＳＡＬＤ装置１０に隣接して位置決めすることができる基板操作ロボットによって基板をその基板支持面１４上に配置するために、断続的に回転可能であってもよい。図１〜図１３の実施例において、基板支持面１４は、円形基板を位置決めすることができる４つの円形キャビティ１４ａを有する。使用時、すなわち、ＡＬＤプロセスの間、シャワーヘッド１６は回転し、サセプタ１２は静止する。サセプタ１２は、サセプタ１２の基板支持面１４と、基板支持面１４に向けられているシャワーヘッド面１８との間に小さい間隙２０が存在する、ＳＡＬＤ装置の閉位置において上向きに動かされる。図９および図１３は、閉状態にあるＳＡＬＤ装置１０の第１の実施例を示す。図１０および図１２は、開状態にあるＳＡＬＤ装置１０の第１の実施例を示す。
【００１５】
図３〜図５は、シャフト４４をより詳細に示す。シャフトは静止しており、シャフトの軸に平行に延在する複数の軸方向チャネル４６を含む。軸方向チャネル４６は、ガスラインを介してガス源２８〜３４および／またはガス排出手段３６へ接続可能である。シャフトの複数の軸方向高さにおいて、環状溝４８が設けられる。各溝４８内に、少なくとも１つの横方向チャネル５０が開いている。横方向チャネル５０は、軸方向チャネル４６を、その軸方向チャネル４６と関連付けられる環状溝４８と流体接続する。ガスは、横方向チャネル５０および軸方向チャネル４６を介して環状溝４８に供給し、または、環状溝４８から排出することができる。
【００１６】
図６および図７は、ガス供給プレート１６ａをより詳細に示す。図６は、ガス供給プレート１６ａの底面図を示し、図７は、図６の線ＶＩＩ−ＶＩＩの断面図を示す。
【００１７】
図８は、シャワーヘッド１６のガス分配プレート１６ｂの斜視図を示す。すでに述べたように、ガス供給プレート１６ａおよびガス分配プレート１６ｂは使用時、互いに固定的に接続され、ともにシャワーヘッド１６を形成する。第１の実施例において、シャワーヘッド１６は、シャフト４４上に回転可能に取り付けられる。ガス分配プレート１６の上面の構造が、図８で明瞭にわかり、本明細書においてシャワーヘッド面１８として参照される、サセプタ１２に面する反対の面の構造は、実質的に同じである。
【００１８】
図６に明瞭に示すように、ガス供給プレート１６ａの底部は、相対的に半径の小さい４つの開口５２を含む。これらの開口５２は、内側リング開口４２が設けられているガス分配プレート１６ｂのリング状チャンバ５４（図８参照）へ開いている。ガス供給プレート１６ａの底部はまた、相対的に半径の大きい４つの開口５６をも含む。これらの開口５６は、外側リング開口４０が設けられているガス分配プレート１６ｂのリング状チャンバ５８（図８参照）へ開いている。半径の小さい４つの開口５２および相対的に半径の大きい４つの開口５６の代わりに、十分なガス流を供給または排出するのに十分である任意の数の開口が設けられてもよい。図７で明瞭にわかるように、開口５２および５６は、半径方向に延在するチャネル６０を介して接続される。半径方向チャネル６０は、ガス供給プレート１６ａの中心開口７４へ開いている。中心開口７４は、中心開口７４を通じて延在するシャフト４４を収容する。ガス供給プレート１６ａは、中心開口７４がそれを通じて延在するハブ６６を含む。半径方向チャネル６０は、シャフト４４上の環状溝４８のうちの１つと流体接続される。
結果として、例えば、パージガスをシャフト４４内の軸方向チャネル４６を介して、横方向チャネル５０を介してシャフト４４の環状溝４８へ供給することができる。この環状溝４８から、パージガスは、半径方向チャネル６０へ、半径方向チャネル６０ならびに開口５２および５６を介して、相対的に半径の小さいリング状チャンバ５４および相対的に半径の大きいリング状チャンバ５８へ供給することができる。パージガスは、パージガスを供給される間隙２０内に内側リング区画Ｓｉおよび外側リング区画Ｓｏ（図２１、図２３、図２５参照）を形成するように、シャワーヘッド面１８と基盤支持面１４との間の間隙２０へ流れ込むように、外側リング開口４０および内側リング開口４２を介してガス分配プレート１６ｂを通る。パージガスを供給する代わりに、同じルートを使用して、内側リング区画Ｓｉおよび外側リング区画Ｓｏからガスを排出することもできる。
【００１９】
ガス分配プレート１６ｂの底部も、ガス供給プレート１６ａのハブ６６内で軸方向に延在するガスチャネル６４によって形成される８つの開口６２を含む。ハブ６６内の各軸方向ガスチャネル６４は、中心開口７４へ延在するハブ６６内の横方向ガスチャネル６８に接続される。ハブ６６内の各横方向ガスチャネル６８は、シャフト４４上の環状溝４８のうちの１つと関連付けられる。ガス供給プレート１６ｂの底部の各開口６２は、ガス分配プレート１６ｂの上面上の区画チャンバ７０と関連付けられる。区画チャンバ７０は、半径方向リブ７２によって互いから分離されている。図８において、リブ７２は非常に広く、区画チャンバ７０と同様の寸法であるが、リブは相対的に細く、区画チャンバ７０よりもはるかに小さい横方向寸法にすることもできる。各区画チャンバ７０内には、ガス分配プレート１６ｂの上面から、シャワーヘッド面１８を形成する底面へ延在する区画開口２２が設けられている。したがって、間隙２０内に、ガスをそこに供給することができ、または、ガスをそこから排出することができる、切り替え可能シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ８が存在する。切り替え可能シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ８へのガスの供給は、シャフト４４内の軸方向に延在するガスチャネル４６および横方向ガスチャネル５０を介してシャフト４４上の環状溝４８へガスを供給することによって行うことができる。その後、環状溝に供給されたガスは、ハブ６６内の横方向ガスチャネル６８およびハブ６６内の軸方向ガスチャネル６４のうちの１つに入る。ガスは、ガス供給プレート１６ｂの底面内の開口６２を介して、関連付けられる区画チャンバ７０内に流れる。ガスは、区画チャンバ７０内で容易に分散し、その後、その区画チャンバ７０内の区画開口２２を通って、間隙２０に入り、間隙２０内の半径方向に延在する区画を充填する。代替的に、同じルートを使用して、シャフト４４内の軸方向に延在するガスチャネル４６のうちの１つを真空ポンプのような排気装置と接続することによって、間隙２０内の半径方向に延在する区画からガスを排出することができる。
図９は、閉状態にある第１の実施例を示す。ガス供給プレート１６ａは透明にされており、その結果、その中に延在するガスチャネルおよびガス分配プレート１６ｂの上面が見えている。この図９から、ガス供給プレート１６ａの底面内の様々な開口５２、５６、６２が、ガス分配プレート１６ｂの上面上の様々なチャンバ５４、５８、７０にどのように接続されるかが明らかである。図９は、ガス導管９８がシャフト４４内の軸方向に延在するチャネル４６に接続されていることを概略的に示す。このガス導管９８は、多方弁アセンブリ２４に接続されており、多方弁アセンブリ２４を介して軸方向に延在するガスチャネル４６を、選択されるガス源２８、３０、３２、３４またはガス排出手段３６に接続することができる。各軸方向に延在するガスチャネル４６は、ガス源２８、３０、３２、３４のうちの選択される１つまたはガス排出手段３６に接続可能であるように、関連付けられるガス導管９８および関連付けられる多方弁アセンブリ２４に同様に接続される。
第１の実施例は、８つのガス区画ｓ１〜ｓ８のみを含むことに留意されたい。実際には、ガス区画の数は一般により多くなる。
【００２０】
図１０は、開状態にある第１の実施例の斜視図である。この開状態において、基板を配置し、および／または、サセプタ１２から除去することができる。これは、手作業で、または、ピックアンドプレース・ロボットによって自動的に行うことができる。
【００２１】
図１１は、ＳＡＬＤ装置の第１の実施例の上面図を示し、図１２および図１３に示す断面図の切断線を示す切断線ＸＩＩ−ＸＩＩを示す。図１２において、ＳＡＬＤ装置１０は開状態にあり、図１３において、ＳＡＬＤ装置は閉状態にある。
【００２２】
図１４〜図２０は、本発明によるＳＡＬＤ装置１０の第２の実施例を示す。第２の実施例の装置１０の様々な部分は、図１４および図１５に与えられている分解図に明瞭に示されている。第２の実施例において、シャワーヘッド１６は静止しており、サセプタ１２は、ＡＬＤプロセスの間、回転する。加えて、各区画内でのガスの上から下への流れの代わりに、各区画内での流れの主な方向は、半径方向内向きである。
【００２３】
図１４および図１５は、ＳＡＬＤ装置の第２の実施例の様々な部分を明瞭に示す。シャワーヘッド１６は、使用時、互いに固定的に接続されているガス供給プレート１６ａおよびガス分配プレート１６ｂを含む。サセプタ１２は、モータ７８によって回転することができる中心シャフト７６に接続されている。中心シャフト７６は上下に動くこともできる。このプロセスは、同じモータ７８によって行うことができる。代替的な実施形態においては、サセプタ１２の上下運動を実施するために、第２の駆動装置が存在してもよい。例えば、モータ７８が、上下に可動な支持体の上に取り付けられてもよい。第２の実施例において、モータ７８は、ハウジング８０、より詳細にはその下部チャンバ８２（図１９および図２０参照）内に収容されている。ハウジング８０の側壁８４は上向きに延在し、シャワーヘッド１６が、側壁８４の上縁に固定的に取り付けられる。サセプタは、ハウジング８０の上部チャンバ８６内に収容される。上部チャンバ８６および下部チャンバ８２は、中心シャフト７６がそれを通じて延在する中心開口９０を有する隔壁８８によって、互いから実質的に分離されている。側壁８４は開口９２を含み、開口９２を介して、基板をサセプタ１２へ、および、サセプタ１２から動かすことができる。開口９２には、図示されていない閉鎖手段を設けることができ、その結果、開位置において、チャンバ８６の内外に基板を動かすことができ、閉位置において、チャンバ８６は気密にシールされる。基板を動かすことは、手作業で、または、代替的に、図示されていないピックアンドプレース・ユニットによって自動的に行うことができる。サセプタ１２上に基板を配置するとき、または、サセプタ１２から基板を除去するとき、サセプタ１２は、下向きの位置へ動かされ、その結果、ＳＡＬＤ装置が開状態になる。この開状態は、図１６、図１７および図１９に示されている。ＡＬＤプロセスの間、サセプタ１２は、サセプタ１２の基板支持面１４と、シャワーヘッド１６のシャワーヘッド面１８との間に小さい間隙２０を残すように、上向きに動かされる。この間隙２０は図１９に示されている。
【００２４】
図１４に明瞭に示すように、ガス分配プレート１６ｂの上面は、複数のリングセグメント形状チャンバ９４を含む。この実施例において、リングセグメント形状チャンバ９４は、ガス分配プレート１６ｂの半径方向外側位置に位置決めされる。ガス供給プレート１６ａは、それぞれのガス導管９８を接続することができる複数の接続ニップル９６を有する。１本のガス導管９８が、図１６に概略的に示される。各接続ニップル９６は、関連付けられるリングセグメント形状チャンバ９４へ開いているガスチャネル９６’（図１９参照）を含む。各リングセグメント形状チャンバ９４内に、ガス分配プレート１６ｂを通じて、本明細書においてシャワーヘッド面１８として示されているその底面へ延在する区画開口２２が設けられている。図１５に明瞭に示すように、シャワーヘッド面１８は、半径方向に延在するリブ１００によって互いから分離されている、複数の半径方向に延在する区画形状チャンバを含む。各半径方向に延在する区画形状チャンバは、間隙２０内にガス区画ｓ１〜ｓ８を画定する。シャワーヘッド面１８上の各区画形状チャンバは、中心排出開口２６（図１９、図２０参照）を介して、ガス分配プレート１６ｂ内の中心排出チャネル１０２へ開いている。中心排出チャネル１０２はまた、ガス供給プレート１６ａ内にも延在し、その結果、シャワーヘッド１６は、中心排出チャネル１０２を含む。代替的に、中心排出チャネル１０２は、サセプタ１２を通じて、および、少なくとも部分的にシャフト７６を通じて延在してもよい。
【００２５】
第２の実施例の使用時、ガスは、接続ニップル９６のガスチャネル９６’を通じてリングセグメント形状チャンバ９４へ供給され得る。これらのリングセグメント形状チャンバ９４において、ガスは、均等に分散することができ、その結果、そのリングセグメント形状チャンバ９４と接続されているすべての区画開口２２が、実質的に同じ量のガスを供給される。ガスは区画開口２２を出て、シャワーヘッド面１８とサセプタ１２の基板支持面１４との間の間隙２０内に到達する。シャワーヘッド１６の中心排出チャネル１０２は、例えば、真空源などの排出装置３６に接続される。結果として、ガスは、間隙２０内の各区画ｓ１〜ｓ８内で半径方向内向きに流れる。ガスは、流れ抵抗が最も小さい経路に沿って流れ、したがって、ごく少量のみが、リブ１００の間の中の領域よりもサセプタ１２に対する間隔が小さい、半径方向延在リブ１００のうちの１つを通過し得る。大部分は、間隙２０内の半径方向延在区画ｓ１〜ｓ８を画定する、半径方向延在区画チャンバ内に留まり、半径方向外側領域から中心排出チャネル１０２へ流れる。接続ニップル９６のいくつかは、排出手段３６にも接続され得る。
【００２６】
図１６に明瞭に示すように、ガス導管９８は、多方弁アセンブリ２４を含み、多方弁アセンブリ２４を介して、ガス導管９８は、異なる種類のガスを供給するために、様々なガス源２８〜３４に選択的に接続することができる。代替的に、多方弁アセンブリ２４は、ガス導管９８を排出手段３６に接続することもできる。多方弁アセンブリ２４を切り替えることによって、関連付けられる切り替え可能シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ８は、所望のガスを供給され得、または、一実施形態では、排出区画に転換され得る。したがって、様々なガスゾーンＺを間隙２０内に作成することができる。様々なガスゾーンＺのシーケンスおよび長さは、様々な多方弁アセンブリ２４を切り替えることによって、単純に変更することができる。
【００２７】
ここで、図２１、図２３、図２５に示す実施例を論じる。これらの実施例は、切り替え可能シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ１２の数が８個の代わりに１２個であることを前提として、図１〜図１３に示す第１の実施例に基づく。これらの図において、通常下に向けられているシャワーヘッド面１８が、概略的に示されている。ストライプの円は、サセプタ１２上に位置決めされている、処理されるべき基板Ｗの位置を表す。シャワーヘッド１６は、各々が排出区画Ｅによって分離されている１２個の切り替え可能シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ１２を含む。また、外側リング区画Ｓｏおよび内側リング区画Ｓｉも示されている。ハッチングは、各区画ｓ１〜ｓ１２に供給されるガスの種類を示す。
【００２８】
図２１に示す例において、区画ｓ１、ｓ５、ｓ９は、前駆物質ガスＡを供給される。区画ｓ３、ｓ７およびｓ１１は、前駆物質ガスＢを供給される。区画ｓ２、ｓ４、ｓ６、ｓ８、ｓ１０およびｓ１２は、前駆物質ガスＡとＢとの間に良好なガス分離を生成するように、パージガスを供給される。外側リング区画Ｓｏおよび内側リング区画Ｓｉは、パージガスを供給される。
【００２９】
代替的に、外側リング区画Ｓｏおよび内側リング区画Ｓｉは、排出手段３６に接続されてもよい。
図２２は、サセプタが図２１のシャワーヘッドに対して回転しているときの、シャワーヘッドのそれぞれの切り替え可能シャワーヘッド区画を通る基板の順次的な経過を示す。図２２は、いずれの種類のガスまたは排出に基板の部分が順次的に暴露されるかを明瞭に示している。この実施例では、基板の各部分の順次的な暴露は、前駆物質ガスＡ、排出Ｅ、パージガス、排出Ｅ、前駆物質ガスＢ、排出Ｅ、パージガス、排出Ｅであり、その後、同じ暴露シーケンスが繰り返される。基板の異なる部分が順次的に同じガスシーケンスに暴露されるが、シーケンスは時間的にシフトされ得、その結果、１つの瞬間においては、基板の異なる部分は異なるガスに暴露され得ることが理解されよう。
【００３０】
図２３に示す例において、区画ｓ１およびｓ７は、前駆物質ガスＡを供給される。区画ｓ３、ｓ４、ｓ５、ｓ９、ｓ１０、ｓ１１は、前駆物質ガスＢを供給される。区画ｓ２、ｓ６、ｓ８およびｓ１２は、前駆物質ガスＡとＢとの間に良好なガス分離を生成するように、パージガスを供給される。ここでも、外側リング区画Ｓｏおよび内側リング区画Ｓｉは、パージガスを供給される。この実施例においては、各々が３つの後続する区画によって形成される２つの相対的に大きいゾーンが作成される。第１の大きいゾーンの区画ｓ３、ｓ４、ｓ５および第２の大きいゾーンの区画ｓ９、ｓ１０、ｓ１１には、前駆物質ガスＢが供給される。これらの２つの大きいゾーンの間には、各々が単一の区画によって形成され、前駆物質ガスＡが供給される、２つの小さいゾーンが延在する。これらのゾーンは、すべてが同じ１区画分のサイズを有するパージガスゾーン、すなわち、区画ｓ２、ｓ６、ｓ８およびｓ１２によって分離される。
図２４は、サセプタが図２３のシャワーヘッドに対して回転しているときの、シャワーヘッドのそれぞれの切り替え可能シャワーヘッド区画を通る基板の順次的な経過を示す。図２４は、いずれの種類のガスまたは排出に基板の部分が順次的に暴露されるかを明瞭に示している。この実施例では、基板の一部分の順次的な暴露は、前駆物質ガスＡ、排出Ｅ、パージガス、排出Ｅ、前駆物質ガスＢ、排出Ｅ、前駆物質ガスＢ、排出Ｅ、前駆物質ガス、排出Ｅ、パージガス、排出Ｅであり、その後、同じ暴露シーケンスが繰り返される。
【００３１】
図２５に示す実施例においては、区画ｓ１は前駆物質ガスＡを供給されて、第１のゾーンを形成する。区画ｓ３、ｓ４は、前駆物質ガスＢを供給されて、第２のゾーンを形成する。区画ｓ６およびｓ７は前駆物質ガスＣを供給されて第３のゾーンを形成し、最後に、区画ｓ９、ｓ１０およびｓ１１は前駆物質ガスＤを供給されて第４のゾーンを形成する。
【００３２】
図２６は、サセプタが図２５のシャワーヘッドに対して回転しているときの、シャワーヘッドのそれぞれの切り替え可能シャワーヘッド区画を通る基板の順次的な経過を示す。図２６は、いずれの種類のガスまたは排出に基板の部分が順次的に暴露されるかを明瞭に示している。この実施例において、基板の一部分の順次的な暴露は、前駆物質ガスＡ、パージガス、前駆物質ガスＢ、前駆物質ガスＢ、パージガス、前駆物質ガスＣ、前駆物質ガスＣ、パージガス、前駆物質ガスＤ、前駆物質ガスＤ、前駆物質ガスＤである。前駆物質ガスおよび／またはパージガスへの各暴露の間に、基板の上記部分は、排出区画Ｅを通過する。
図２７、図２９、図３１に示す実施例は、切り替え可能シャワーヘッドガス区画ｓ１〜ｓ１２の数が８個の代わりに１２個であることを前提として、図１４〜図２０に示す第２の実施例に基づく。図２７、図２９、図３１の実施例においては、半径方向内向きの流れが、ガス区画ｓ１〜ｓ１２内で優勢である。ガスは、間隙２０の外周リング領域において、図１４〜図２０の第２の実施例を参照しながら説明したように供給される。図２７、図２９、図３１において、リング領域のハッチングは、区画ごとに異なり、いずれの種類のガスが特定の区画において供給されているかを示すことが明瞭にわかる。ここでも、ストライプの円は、シャワーヘッド１６に対する処理されるべき基板の位置を表す。中心排出チャネル１０２も、図面に明瞭に示されている。
【００３３】
図２７の実施例において、ガス区画ｓ１、ｓ５およびｓ９は、前駆物質ガスＡが供給される３つのゾーンを形成するように、前駆物質ガスＡを供給される。ガス区画ｓ３、ｓ７およびｓ１１は、前駆物質ガスＢが供給される３つのゾーンを作成するように、前駆物質ガスＢを供給される。前駆物質ガスゾーンＡおよびＢは各々、ガス区画ｓ２、ｓ４、ｓ６、ｓ８、ｓ１０およびｓ１２によって形成されるパージガスゾーンによって分離される。図２８から容易にわかるように、基板の部分は、続いて前駆物質ガスＡ、パージガス、前駆物質ガスＢ、パージガス、およびその後、再び同じ暴露シーケンスに暴露される。
【００３４】
図２９の実施例において、前駆物質ガスＡの第１のゾーンは区画ｓ１、ｓ２およびｓ３によって作成される。前駆物質ガスＡの第２のゾーンは区画ｓ７、ｓ８およびｓ９によって作成される。これら２つのゾーンの間に、ガス区画ｓ５およびｓ１１によって形成される前駆物質ガスＢの２つのゾーンがある。それぞれの前駆物質ガスゾーンは、区画ｓ４、ｓ６、ｓ１０およびｓ１２によって形成されるパージガスゾーンによって分離される。図３０から明瞭であるように、基板の部分は、続いて前駆物質ガスＡの大きいゾーン、小さいパージガスゾーン、前駆物質ガスＢの小さいゾーン、パージガスゾーン、およびその後、再び同じ暴露シーケンスに暴露される。
【００３５】
図３１の実施例において、前駆物質ガスＡの小さい第１のゾーンが区画ｓ１によって作成される。区画ｓ２はパージガスゾーンを作成する。区画ｓ３およびｓ４は、前駆物質ガスＢのゾーンを作成する。区画ｓ５はパージガスゾーンを作成する。
【００３６】
区画ｓ６およびｓ７は、前駆物質ガスＣのゾーンを作成する。区画ｓ８はパージガスゾーンを作成する。区画ｓ９、ｓ１０およびｓ１１は前駆物質ガスＤのゾーンを作成し、最後に、区画ｓ１２はパージガスゾーンを作成する。図３２から容易にわかるように、基板の部分は、続いて前駆物質ガスＡの小さいゾーン、パージガス、前駆物質ガスＢのより大きいゾーン、パージガス、前駆物質ガスＣのより大きいゾーン、パージガス、前駆物質ガスＤの大きいゾーンおよび最後にパージガスに暴露される。
【００３７】
これらすべての変形形態およびさらにより多くの変形形態は、各切り替え可能シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ１２が流体接続される様々な多方弁アセンブリ２４を切り替えることによって容易に得ることができる。
以下において、従属請求項の主題でもある様々な実施形態を説明する。
【００３８】
その一例が図９および図１６に示されている一実施形態において、各多方弁アセンブリ２４は、それぞれの多方弁アセンブリ２４に流体接続されているそれぞれのガスチャネル６４、６８、９６’をガス排出手段３６と流体接続するように切り替え可能である。したがって、切り替え可能シャワーヘッド区画は、前駆物質またはパージガスを供給する機能を有することができるだけでなく、排出ゾーンとして使用することもできる。
【００３９】
介在する排出ゾーンＥは、様々な種類の前駆物質ガスＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの分離を改善するために有益であり得る。図２１、図２３および図２５の実施例において、排出ゾーンＥは固定されており、異なる種類のガスを供給されるように切り替え可能ではない。これは、すべて同じ前駆物質ガスＢを注入する区画ｓ３、ｓ４およびｓ５によって形成されるガスゾーンが、排出ゾーンＥによって中断されることを意味する。これはスペースを取るが、ガスゾーン内の反応副産物の濃度を低減し、これは化学反応の完了に対して好影響を有し得る。しかしながら、これらの排出ゾーンＥも切り替え可能であるとすると、作成され得る前駆物質ゾーンＡ、Ｂならびに任意選択的にＣおよびＤは、排出ゾーンＥによって中断される必要がないことになる。これによって、特定の種類のガスのゾーン内で、ガスがそのゾーン内で排出される必要がなくなるため、シャワーヘッド１６の効率を向上させる。結果として、そのようなシステムではガス消費がより少なくなる。
【００４０】
図１〜図１３に示す第１の実施例がその一例であり、図２１、図２３および図２５に示すシャワーヘッドがその例である一実施形態において、上記シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ１２の少なくとも１つのシャワーヘッド開口２２は、シャワーヘッド面１８の中心領域からシャワーヘッド面１８の周領域へ半径方向に延在する区画領域に対応する、シャワーヘッド面１８の表面領域にわたって分布する複数のシャワーヘッド開口２２を含む。これには、使用時、切り替え可能シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ１２の区画領域の実質的に全体が、そのそれぞれの切り替え可能シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ１２の複数の区画開口２２が、関連付けられる多方弁アセンブリ２４を介して流体接続されているガス源からガスを供給されるという効果がある。したがって、上記切り替え可能シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ１２によってガスを供給される、間隙２０の区画領域全体にわたる下向きの流れを生成することができる。
【００４１】
いずれの図にも実施例が示されていない代替的な実施形態において、上記シャワーヘッド区画の少なくとも１つのシャワーヘッド開口２２は、シャワーヘッド面１８の中心領域へ開いている。その実施形態において、各シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ１２は、使用時、間隙２０内の半径方向外向きのガス流が各シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ１２と関連付けられるように、シャワーヘッド面１８の周領域へ開いている少なくとも１つの排出開口を備える。
【００４２】
半径方向外向きの流れは、基板面積の良好な被覆率をもたらすことができる。
図１４〜図２０の第２の実施例がその一例であり、図２７、図２９および図３１に示すシャワーヘッドもその例であるまた別の代替的な実施形態において、上記区画ｓ１〜ｓ１２の少なくとも１つのシャワーヘッド開口２２はシャワーヘッド面１８の周領域へ開いており、各区画ｓ１〜ｓ１２は、使用時、間隙２０内の半径方向内向きのガス流が各シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ１２と関連付けられるように、シャワーヘッド面１８の中心領域へ開いている少なくとも１つの排出開口２６を備える。
【００４３】
半径方向内向きのガス流はさらに、基板面積のさらにより良好な被覆率をもたらすことができる。
【００４４】
その例が図１４〜図２０および図２７、図２９、図３１に示されている、切り替え可能シャワーヘッド区画内の半径方向内向きのガス流を有する一実施形態において、シャワーヘッド１６およびサセプタ１２のうちの少なくとも１つの中に、回転軸Ａに沿って延在する中心排出チャネル１０２を設けることができ、中心排出チャネル１０２は、一端が上記間隙２０内に開いており、もう一端が排出手段３６に接続されている。そのような実施形態において、各区画ｓ１〜ｓ１２の少なくとも１つの中心排出開口２６は、中心排出チャネル１０２と直接連通している間隙区画の半径方向内側によって形成することができる。
【００４５】
すべての前駆物質ガスおよびパージガスが中心で排出されるため、そのような実施形態には、構造が相対的に単純であるという利点がある。これには、前駆物質ゾーンをパージガスゾーンによって単純に分離することによって、前駆物質ガスの十分な分離を得ることができるため、介在する排出ゾーンを避けることができるという有益な効果がある。間隙２０内で、使用される前駆物質ガスは中心で排出される。
【００４６】
例が図示されていない一実施形態において、シャワーヘッド１６は、間隙２０の半径方向外側境界を実質的に閉じる周壁を含むことができる。任意選択的に、上記シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ１２の少なくとも１つのシャワーヘッド開口２２は、周壁内に収容することができる。特に、間隙２０内のガス流が半径方向内向きである変形形態において、そのような構成は、構造の観点から有益であり得る。
図１〜図１３に示す第１の実施例がその一例である一実施形態において、シャワーヘッド１６は、基板を処理している間にシャワーヘッド１６とサセプタ１２との間の相対回転を行うために、中心軸Ａ周りで回転可能に取り付けることができる。
【００４７】
そのような構造は、シャワーヘッド１６へのガスの供給の観点では相対的に複雑である。しかしながら、処理されている間に基板が静止しており、サセプタの回転から生じる遠心力を受けないという利点がある。
【００４８】
図１４〜図２０に示す第２の実施例がその一例である代替的な実施形態において、サセプタ１２は、基板を処理している間にシャワーヘッド１６とサセプタ１２との間の相対回転を行うために、中心軸Ａ周りで回転可能に取り付けることができ、シャワーヘッド１０は回転可能でないように取り付けられる。
【００４９】
そのような実施形態はいくらかより単純な構造を有することができる。しかしながら、処理中に基板が回転することは、望ましくない場合がある。
【００５０】
これら２つの直近の実施形態の間での選択は、処理される必要がある基板の種類に応じて決まり得る。
【００５１】
各切り替え可能シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ１２を所望のガス源２８〜３４または排出手段３６と接続するように、使用時、それぞれのシャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ１２の多方弁アセンブリ２４を所望の位置において切り替えることによって、間隙２０内にゾーンが作成される。各ゾーンは、中心軸Ａ周りで接線方向に見ると、１つまたは複数の連続した切り替え可能シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ１２を含む。
【００５２】
このように区画を切り替え可能であることは、供給することができるガス種類、および、同じＳＡＬＤ装置によってもたらすことができる暴露時間に関して非常に高い柔軟性をもたらすことができ、その結果、１つのＳＡＬＤ装置において、各前駆物質について、区画幅と、シャワーヘッドに対するサセプタの回転速度との最適な組み合わせを選択することによって、各前駆物質について暴露時間を最適化しながら、異なる前駆物質および化学物質を用いる複数のＡＬＤプロセスを実行することができる。
その一例が図２１に示されている一実施形態において、間隙２０内に、中心軸Ａ周りで接線方向に見ると、第１の前駆物質ガスゾーン、ガス排出ゾーン、パージガスゾーン、ガス排出ゾーン、第２の前駆物質ガスゾーン、ガス排出ゾーン、パージガスゾーンおよびガス排出ゾーンを続いて含むことができる複数の異なるゾーンが存在し得る。
【００５３】
そのような構成は、単純なＳＡＬＤ堆積プロセスには十分であり得る。
【００５４】
その一例が図９および図１６に示されている一実施形態において、切り替え可能シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ１２の各々の多方弁２４は、少なくとも１つの主接続を有し、少なくとも３つの分岐接続を有することができる。主接続は、シャワーヘッド１６の複数のガスチャネルのうちの１つのガスチャネル６４、６８または９６’に流体接続されているガス導管９８に接続される。３つの分岐接続は、それぞれ、第１の前駆物質ガス源２８、第２の前駆物質ガス源３０、およびパージガス源３４に流体接続することができる。
【００５５】
先行する実施形態を詳述すると、各多方弁２４は、少なくとも１つの追加の分岐接続を有してもよい。第４の分岐接続は、ガス排出手段３６に流体接続してもよい。
またさらに詳述すると、各多方弁２４は、少なくとも２つの追加の、第５および第６の分岐接続を有してもよい。第５の分岐接続は、第３の前駆物質ガス源３４に流体接続してもよい。第６の分岐接続は、第４の前駆物質ガス源Ｄに流体接続してもよい。
【００５６】
その例が図２１、図２３および図２５に示されている一実施形態において、シャワーヘッド面１８は、中心領域から周領域へ実質的に半径方向に延在する切り替え不能シャワーヘッド区画を画定するように、単一のガス源２８〜３４または排出手段３６に永続的に接続される第２の複数の区画開口を含むことができる。各切り替え不能シャワーヘッド区画は、各々が上記多方弁アセンブリ２４と関連付けられる２つの切り替え可能シャワーヘッド区画ｓ１〜ｓ１２の間に位置決めすることができる。図２１、図２３および図２５に示す実施例において、Ｅによって示されている区画が、切り替え不能シャワーヘッド排出区画である。
【００５７】
図１〜図２０に示す第１の実施例および第２の実施例がその例である一実施形態において、シャワーヘッド１６およびサセプタ１２のうちの少なくとも１つが上下に可動であり、その結果、間隙２０の高さが調整可能である。したがって、例えば、サセプタ１２から基板を除去するか、または、サセプタ１２上に基板を配置するために、サセプタ１２とシャワーヘッド１６との間の間隙２０を増大させることができる。
【００５８】
図１〜図１３に示す第１の実施例および図２１、図２３および図２５の実施例がその一例であるまた別の実施形態において、シャワーヘッド開口２２の半径方向外側において、シャワーヘッドには、シャワーヘッド面１８の半径方向外縁に隣接して、シャワーヘッド面１８内でシャワーヘッド１６の全周に沿って延在する外側リング区画Ｓｏを画定する外側リング開口４０を設けることができる。外側リング開口４０は、排出手段３６および／またはパージガス源３４に流体接続することができる。そのような外側リング区画Ｓｏは、有害である可能性がある前駆物質ガスが環境に漏出するのを防止する。
【００５９】
図示されていないまた別の実施形態において、シャワーヘッドには、シャワーヘッド面の外縁に隣接して、シャワーヘッド面内で、シャワーヘッドの全周に沿って延在する第１の外側リング区画および第２の外側リング区画をそれぞれ画定する、第１の外側リング開口および第２の外側リング開口を設けることができる。一方の外側リング区画を、他方の外側リング区画に隣接して、他方の外側リング区画に対して半径方向外向きに位置決めすることができ、一方の外側リング区画を排出手段に流体接続することができ、他方をパージガス源に流体接続することができる。
【００６０】
図１〜図１３に示す第１の実施例および図２１、図２３および図２５の実施例がその一例であるまた別の実施形態において、区画開口２２の半径方向内側において、シャワーヘッド１６には、シャワーヘッド面１８の半径方向内縁に隣接して、シャワーヘッド面１８内でシャワーヘッド１６の全周に沿って延在する内側リング区画Ｓｉを画定する内側リング開口４２を設けることができる。内側リング開口４２は、排出手段３６またはパージガス源３４のいずれかに流体接続することができる。したがって、有害である可能性がある前駆物質ガスの半径方向内側への漏出も防止される。ここでも、代替的に、シャワーヘッド面１８の内縁に隣接して、シャワーヘッド面１８の全周にわたって延在する２つの内側リング区画を画定する２セットの内側リング開口を設けることもできる。第１の内側リング区画は排出手段３６に接続することができ、第２の内側リング区画はパージガス源３４に接続することができる。
本発明は、記載されている以外の様態で実践されてもよいことが理解されよう。上記の記載は、限定ではなく例示であるように意図されている。したがって、下記の特許請求項の範囲から逸脱することなく、上記に記載されている本発明に修正を行うことができることは、当業者には理解されよう。様々な実施形態は、組み合わされて適用されてもよく、または、互いから別個に適用されてもよい。上記の発明を実施するための形態において使用されている参照符号は、実施形態の記載を、図面に示されている実施例に限定するようには意図されていない。図面は実施例を表しているに過ぎず、実施形態は、図面の実施例に示されている特定の方法以外の方法で具現化されてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１０  空間的原子層堆積装置
１２  サセプタ
１４  基板支持面
１６  シャワーヘッド
１６ａ  ガス供給プレート
１６ｂ  ガス分配プレート
１８  シャワーヘッド面
２０  間隙
２２  区画開口
２４  多方弁アセンブリ
２６  中心排出開口
２８  ガス源
３０  ガス源
３２  ガス源
３４  ガス源
３６  ガス排出手段
４０  外側リング開口
４２  内側リング開口
４４  シャフト
４６  シャフト内の軸方向チャネル
４８  シャフト上の環状溝
５０  シャフト内の横方向チャネル
５２  半径の小さい開口
５４  ガス分配プレート内の半径の小さいリング状チャンバ
５６  半径の大きい開口
５８  ガス分配プレート内の半径の大きいリング状チャンバ
６０  ガス分配プレートを有する半径方向チャネル
６２  区画と関連付けられるガス供給プレート内の開口
６４  ガス供給プレートのハブ内で軸方向に延在するガスチャネル
６６  ガス供給プレートのハブ
６８  ハブ内の横方向チャネル
７０  ガス分配プレートの上面上の区画チャンバ
７２  ガス分配プレートの上面上の半径方向リブ
７４  ハブを通じて延在するガス供給プレートの中心開口
７６  中心シャフト
７８  モータ
８０  ハウジング
８２  ハウジングの下部チャンバ
８４  側壁
８６  ハウジングの上部チャンバ
８８  ハウジングの隔壁
９０  隔壁内の中心開口
９２  側壁内の開口
９４  リングセグメント形状チャンバ
９６  接続ニップル
９６’  接続ニップル内のガスチャネル
９８  ガス導管
１００  半径方向延在リブ１００
１０２  シャワーヘッド１６内で延在する中心排出チャネル
ｓ１〜ｓ１２  切り替え可能シャワーヘッド区画
Ｓｉ  内側リング区画
Ｓｏ  外側リング区画
Ａ  回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【国際調査報告】
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